JP2011148470A

JP2011148470A - 車輪独立駆動ユニット

Info

Publication number: JP2011148470A
Application number: JP2010013311A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Arakawa; 一哉荒川; Koichi Okuda; 弘一奥田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: JP5370178B2

Abstract

【課題】電動モータと車輪との間における動力伝達経路が遮断されたことによる影響を特定することができる車輪独立駆動ユニットを提供する。
【解決手段】車輪１の内側に配置された電動モータ９と、この電動モータ９と車輪１とを接続した動力伝達装置とを有する車輪独立駆動ユニットにおいて、動力伝達装置と車輪１とがトルク伝達可能な嵌合状態で接続されており、動力伝達装置はトルク伝達可能な嵌合状態で接続された複数の部品１９，２４を有し、車輪１に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、動力伝達装置と車輪１との嵌合部位または、複数の部品１９，２４同士の嵌合部位のいずれか一方がトルク伝達不可能となるように、動力伝達装置と車輪との嵌合部位または、複数の部品１９，２４同士の嵌合部位が構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車輪の内側に電動モータが設けられており、車輪を電動モータにより独立して駆動することのできるユニットに関するものである。

車輪の内側に電動モータを配置し、その電動モータと車輪とを動力伝達可能に接続したインホイールモータが知られており、そのインホイールモータの一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたインホイールモータは、カップ型形状のホイールディスクを備えており、そのホイールディスクの外周にタイヤが取り付けられている。一方、ホイールディスクの内側にはケースが配置されており、そのケースの内部に電動モータが設けられている。この電動モータのロータには、プラネタリギヤ（減速機）のサンギヤが連結され、プラネタリギヤのリングギヤがケースに固定されている。また、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤが設けられており、そのピニオンギヤはキャリヤにより支持されており、そのキャリヤとホイールディスクとを連結するシャフトが設けられている。このシャフトの長さ方向における中間部分に設けられた湾曲部の直径は、その他の部分の直径よりも小さく構成されており、外部入力に対して変形しやすい曲げ強度となっている。この特許文献１に記載されたインホイールモータにおいては、ホイールが外力を受けて変形した場合はシャフトの湾曲部が破断することで、その外力がプラネタリギヤに伝達されることを緩和でき、プラネタリギヤを保護できるとされている。

国際公開ＷＯ２００５／０２３５７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたインホイールモータにおいては、ホイールが外力を受けた際にシャフトが中途部位で破断して２つに分断されるため、破断部分のバリの発生、破断片の飛散、２つに分断されたシャフト自体の回転状態など、シャフトの破断による影響を特定することが困難であり、その点で改善の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、電動モータと車輪との間における動力伝達経路が遮断されたときの影響を特定することのできる車輪独立駆動ユニットを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車輪の内側に配置された電動モータと、前記車輪と前記電動モータとを接続した動力伝達装置とを有する車輪独立駆動ユニットにおいて、前記動力伝達装置と前記車輪とがトルク伝達可能な嵌合状態で接続されており、前記動力伝達装置はトルク伝達可能な嵌合状態で接続された複数の部品を有し、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、前記動力伝達装置と前記車輪との嵌合部位または、前記複数の部品同士の嵌合部位のいずれか一方がトルク伝達不可能となるように、前記動力伝達装置と前記車輪との嵌合部位または、複数の部品同士の嵌合部位が構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記複数の部品同士は、前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に嵌合され、かつ、前記回転中心軸線を中心とする円周方向の固定力によりトルク伝達可能に接続されているとともに、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、複数の部品同士の嵌合状態が維持されたまま円周方向の固定力が低下してトルク伝達不可能となるように構成されていることを特徴とする車輪独立駆動ユニットである。

請求項３の発明は、請求項１の構成に加えて、前記複数の部品同士は、前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に嵌合されてトルク伝達可能に接続されているとともに、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、複数の部品同士が前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に相対移動して嵌合が解消されてトルク伝達不可能となるように構成されていることを特徴とする車輪独立駆動ユニットである。

請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記動力伝達装置は、トルク伝達可能に噛み合わされた一対のはす歯歯車を有しており、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、前記一対のはす歯歯車の噛み合い力により前記複数の部品同士を前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に相対移動させる分力が発生して前記複数の部品同士の嵌合が解消されるように構成されていることを特徴とする車輪独立駆動ユニットである。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの構成に加えて、前記電動モータを収納したケーシングが設けられており、そのケーシングの内部には、前記車輪が回転すると発熱または摺動する被潤滑部と、この被潤滑部を冷却または潤滑する潤滑油が溜められた潤滑油溜まりとが設けられており、前記動力伝達装置と前記車輪との接続部位または、前記複数の部品同士の接続部位のいずれか一方がトルク伝達不可能な状態となった後に、前記車輪と共に回転して前記潤滑油溜まりの潤滑油を掻き上げる掻き上げ部材を備えていることを特徴とする車輪独立駆動ユニットである。

請求項１の発明によれば、車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、動力伝達装置と車輪との嵌合部位または、複数の部品同士の嵌合部位のいずれか一方がトルク伝達不可能な状態となる。このため、接続部分のいずれか一方がトルク伝達不可能な状態になったことによる影響を特定することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、複数の部品同士の嵌合状態が維持されたまま円周方向の固定力が低下して、トルク伝達不可能となる。したがって、複数の部品が設けられた箇所にそのまま留まる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、複数の部品同士が電動モータの回転中心軸線に沿った方向に相対移動して嵌合が解消されてトルク伝達不可能となる。

請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、一対のはす歯歯車の噛み合い力により複数の部品同士を電動モータの回転中心軸線に沿った方向に相対移動させる分力が発生して、複数の部品同士の嵌合が解消される。

請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、動力伝達装置と車輪との接続部位または、複数の部品同士の接続部位のいずれか一方がトルク伝達不可能な状態となった後に、車輪と共に掻き上げ部材が回転して潤滑油溜まりの潤滑油を掻き上げることができる。

この発明における車輪独立駆動ユニットの第１具体例を示す模式図である。この発明における車輪独立駆動ユニットの第２具体例を示す模式図である。この発明における車輪独立駆動ユニットの第２具体例に潤滑系統を設けた模式図である。

この発明の車輪独立駆動ユニットは、複数の車輪毎に動力源となる電動モータを有しており、車輪の内側に電動モータが配置されたインホイールモータ形式の構造となっている。この発明においては、動力伝達装置を構成する複数の部品同士、または動力伝達装置と車輪とがトルク伝達可能な嵌合状態で接続されており、車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加わると、接続されている部品同士がその接続箇所で離脱、あるいは部品同士が嵌合されたまま相対回転が可能な状態となり、車輪と電動モータとの間の動力伝達経路が遮断される。以下、この発明の具体例を図面に基づいて説明する。

（第１具体例）
この発明の第１具体例を図１に基づいて説明する。この図１においては、車両の駆動輪となる複数の車輪のうち単独の車輪１が示されている。この車輪１はホイール２を有しているとともに、このホイール２は、円板形状部３と、その円板形状部３の外周に連続された円筒形状のリム部４とを有している。このリム部４の外周にタイヤ５が取り付けられている。また、リム部４の内側には中空のケーシング６が配置されており、このケーシング６は懸架装置７を介在させて車体８に取り付けられている。この懸架装置７は従来知られたものと同様に構成されており、例えば、ショックアブソーバ、スプリング、アームなどを有している。また、ケーシング６の内部には、前記車輪１に伝達するトルクを発生する電動モータ９が配置されており、車体８に設けられた電力供給装置（図示せず）と電動モータ９とが電気回路により接続されている。この電力供給装置は、バッテリまたはキャパシタまたは燃料電池のいずれでもよい。

さらに、車体８には電子制御装置（図示せず）が設けられており、電子制御装置に入力されるセンサの信号およびスイッチの信号、および電子制御装置に記憶されているデータやマップに基づいて、電動モータ９の出力、すなわち、回転数およびトルクを制御することができるように構成されている。このように、図１に示された車輪１は、電動モータ９がホイール２の内側に配置されたインホイールモータ形式である。このインホイールモータ形式の車輪１は、車両の前輪または後輪のいずれか一方、または車両の前輪および後輪の両方に設けることができる。

一方、電動モータ９の出力軸１０は、ホイール２の円板形状部３に向けて突出するように設けられている。この出力軸１０が軸受１１，１２により回転可能に支持されており、その出力軸１０にはギヤ１３が形成されている。また、ケーシング６内には、出力軸１０と平行にカウンタ軸１４が設けられており、そのカウンタ軸１４が２個の軸受１５，１６により回転可能に支持されている。このカウンタ軸１４にはギヤ１７，１８が形成されており、一方のギヤ１７が前記ギヤ１０と噛合されている。さらにケーシング６の内部には出力軸１０と同軸に回転軸１９が設けられている。この回転軸１９は前記出力軸１０の回転中心軸線に沿った方向で、ホイール２の円板形状部３と出力軸１０との間に配置されている。この回転軸１９は２個の軸受２０，２１により回転可能に支持されており、一方の軸受２０の外輪はケーシング６により支持されており、他方の軸受２１の外輪はホイール２の円板形状部３により支持されている。この回転軸１９にはギヤ２２が設けられており、そのギヤ２２と前記ギヤ１８とが噛合されている。前記ギヤ１３，１７，１８，１９により、電動モータ９の動力を回転軸１９に伝達する際の減速機２３が構成されており、電動モータ９の回転数よりも回転軸１９が低回転数となるように、各ギヤの歯数が決定されている。前記減速機２３は、回転軸１９の軸線に沿った方向において、電動モータ９の出力軸１０と円板形状部３との間に配置されている。

また、回転軸１９の外周にはハブ２４が動力伝達可能に接続されている。このハブ２４は回転軸１９の軸線に沿った方向において、ギヤ２２とホイール２の円板形状部３との間に配置されているとともに、ハブ２４の軸孔２６に出力軸１９が嵌合されている。具体的には、回転軸１９とハブ２４とが、スプライン、溶接、カシメ、圧入などの構造によりトルク伝達可能に接続されている。また、ハブ２４と同軸に環状のボス部２５が設けられており、ハブ２４とボス部２５とがスプライン結合されている。また、ボス部２５は軸受２７を介在させてケーシング６により回転可能に支持されているとともに、ボス部２５とホイール２とがねじ部材（図示せず）により固定されている。前記ケーシング６の開口部６Ａに軸受２７が取り付けられている。このように、ホイール２とボス部２５とが一体回転するように連結されている。

ところで、回転軸１９とハブ２４とがスプラインにより接続され、ハブ２４とボス部２５とがスプラインにより接続されるときは、ハブ２４が回転軸１９のギヤ２２に近づく向きで移動しても、ハブ２４とボス部２５とのスプライン接続を維持できるように、回転軸１９の長さ方向におけるハブ２４とボス部２５との結合長さが決定されている。このようにして、電動モータ２４と車輪１とが動力伝達可能に接続されている。さらに、第１具体例においては、電動モータ４と車輪１との間の動力伝達経路のうち、前記回転軸１９とハブ２４との接続部分の機械的強度（ねじり荷重に対する強度）を最も弱くしてある。つまり、円周方向の固定力が弱められている。これは、予め定められた所定値以上のトルクが車輪１に加わったときに、電動モータ９と車輪１との間の動力伝達経路を遮断するための構造である。

例えば、回転軸１９とハブ２４とをスプラインにより接続する場合は、回転軸１９に外歯を形成し、ハブ２４に内歯を形成する工程で、歯の一部を欠落させておくことにより、回転軸１９とハブ２４との接続部分の機械的強度を低下させることができる。また、回転軸１９とハブ２４とを溶接により結合する場合は、溶接長さ（幅）を相対的に短くすることにより、回転軸１９とハブ２４との接続部分の機械的強度を低下させることができる。また、回転軸１９とハブ２４とをカシメにより結合する場合は、回転軸１９の半径方向における部材同士の食い込み量（変形量）を相対的に小さくすることにより、回転軸１９とハブ２４との接続部分の機械的強度を低下させることができる。また、ハブ２４の軸孔２６に回転軸１９を圧入して固定する場合は、はめあい公差を相対的に小さくすることにより、回転軸１９とハブ２４との接続部分の機械的強度を低下させることができる。

この第１具体例において、電動モータ９に電力を供給し、その電動モータ９のトルクを減速機２３を経由させて車輪１に伝達して駆動力を発生させているときに、車輪１に予め定められた所定値以上のトルクが加わると、回転軸１９とハブ２４との接続部分が破断もしくは変形する。その結果、回転軸１９とハブ２４とが相対回転してトルク伝達が不可能となる。また、電動モータ９と車輪１との間におけるトルク容量は低下するが、ハブ２４の軸孔２６に回転軸１９が嵌合された状態に維持される。したがって、回転軸１９とハブ２４との接続部分が破断または破壊または変形したことによる影響を特定できる。具体的には、回転軸１９およびハブ２４が、それぞれ取り付けられた箇所に保持される。さらに、部品同士の干渉や、部品と構造物との接触を回避でき、部品の耐久性が低下することを防止できるため、車両の挙動に与える影響を相対的に少なくすることができ、運転者の違和感を回避できる。このように、第１具体例においては、回転軸１９とハブ２４との接続部分の破断または破壊あるいは変形の状況が、予め想定した範囲内のものになる。

この第１具体例は、請求項１、請求項２の発明に対応するものであり、第１具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、車輪１が、この発明の車輪に相当し、電動モータ９が、この発明の電動モータに相当し、出力軸１０、カウンタ軸１４、回転軸１９、ギヤ１３，１７，１８，２２、ハブ２４が、この発明の動力伝達装置に相当し、回転軸１９およびハブ２４が、この発明の複数の部品に相当する。また、ハブ２４と回転軸１９とがスプライン結合されて、円周方向の固定力が発生するように構成されている。

（第２具体例）
この発明の第２具体例を図２に基づいて説明する。この第２具体例と第１具体例とを比べると、電動モータ９と車輪１との間に形成された動力伝達装置の構成が相違する。以下、その相違点を説明する。電動モータ９の出力軸１０にギヤ２８が形成されており、このギヤ２８にはギヤ２９が噛合されている。このギヤ２９は軸３０に形成されており、その軸３０は軸受３１，３２を介在させてケーシング６により回転可能に支持されている。また、ケーシング６内には回転軸５１が設けられており、その回転軸５１は軸受４４，４５により回転可能に支持されている。一方の軸受４４の外輪はホイール２に嵌合され、他方の軸受４５の外輪はケーシング６に嵌合されている。さらに、回転軸５１は、軸受４４の内輪および軸受４５の内輪に対して軸線回転に沿った方向に相対移動可能に構成されている。この回転軸５１にはギヤ３３が形成されており、そのギヤ３３と前記ギヤ２９とが噛合されている。

さらに、回転軸５１と車輪１との間の動力伝達経路に減速機３４が設けられている。この減速機３４は、電動モータ９のトルクを車輪１に伝達する過程で回転数を低下させるための機構であり、この減速機３４は、回転軸５１に形成されたサンギヤ５２と、ケーシング６に固定されたリングギヤ４６と、サンギヤ５２およびリングギヤ４６に噛合されたピニオンギヤ３５を自転かつ公転可能に支持したキャリヤ３６とを有している。このキャリヤ３６は、回転軸５１の回転中心軸線に沿った方向において、ピニオンギヤ３５の両側に配置された環状のプレート３７，３８と、そのプレート３７に形成された軸孔３９およびプレート３８に形成された軸孔４０に嵌合された抜け止めピン４１とを有している。ピニオンギヤ３５は抜け止めピン４１を中心として回転可能に構成されており、抜け止めピン４１がプレート３７，３８に対して溶接またはカシメまたは圧入などの接続構造により固定されている。

このように、抜け止めピン４１とプレート３７との係合力により、キャリヤ３６が全体として一体回転するように構成されている。また、２個のプレートのうち、ホイール２の円板形状部３に近い位置に配置されたプレート３７には連結部材４２が固定されている。さらに、連結部材４２には環状のボス部２５が接続されている。連結部材４２とボス部２５とは溶接、ねじ部材などにより固定されており、連結部材４２およびボス部２５が一体回転するように連結されている。ボス部２５は軸受２７を介在させてケーシング６により回転可能に支持されている。このボス部２５とホイール２とが第１具体例と同様にねじ部材により固定されている。

そして、第２具体例においては、各ギヤ２８，２９，３３がはす歯歯車により構成されており、電動モータ９から減速機３４に対してトルクが伝達されたときに、回転軸５１がホイール２から離れるような軸線方向の力が生じるように、各ギヤ２８，２９，３３を構成するはす歯歯車のねじれ方向が決定されている。また、回転軸５１からホイール２に至る動力伝達経路のうち、抜け止めピン４１とプレート３７との結合部分の機械的強度、より具体的には回転中心軸線に沿った方向の引っ張り強度が最も弱く構成されている。具体的には、抜け止めピン４１とプレート３７とを、溶接またはカシメにより接続するにあたり、第１具体例で説明したことと同様にして接続部分の機械的強度が低下されている。なお、第２具体例におけるその他の構成は第１具体例と同じであり、図１と同じ符号を付してある。また、第２具体例においても、第１具体例と同様にケーシング６が懸架装置を介して車体に支持されている一方、ホイール３にはタイヤが取り付けられているが、この図２においては、便宜上、懸架装置、車体、タイヤは省略してある。さらに、図２においては、便宜上、電動モータ９の左側にホイール２の円板形状部３が配置された状態で示されている。

この第２具体例において、電動モータ９に電力が供給されてトルクが出力されると、その電動モータ９のトルクがギヤ２９を経由して回転軸３３に伝達される。減速機３４においては、回転軸５１に形成されたサンギヤ５２が入力要素となり、固定されているリングギヤ４６が反力要素となり、キャリヤ３６が出力要素となり、キャリヤ３６のトルクが車輪１に伝達されて駆動力が発生する。このとき、サンギヤ５２の回転数よりもキャリヤ３６の回転数の方が低くなり、電動モータ９から車輪１に伝達されるトルクが増幅される。

ところで、電動モータ９から車輪１に至る経路においては、ギヤ２８，２９，３３同士、つまり、はすば歯車同士の噛み合い力により回転中心軸線に沿った方向に回転軸５１を引っ張るスラスト荷重が発生する。より具体的には、図２において回転軸５１を円板形状部３から遠ざけるように右方向へ移動させる力が生じる。ここで、抜け止めピン４１がプレート３７の軸孔３９に嵌合されていれば、電動モータ９と車輪１との間でトルク伝達がおこなわれる。これに対して、車輪１に予め定められた所定値以上のトルクが加わると、前記スラスト荷重が相対的に大きくなり、抜け止めピン４１とプレート３７との接続部分が破断して抜け止めピン４１が軸孔３９から抜け出し、動力伝達経路が遮断される。

この第２具体例においては、抜け止めピン４１とプレート３７との接続強度を他の部位に比べて最も弱くしてあるため、抜け止めピン４１とプレート３７との接続部分が破断する。また、電動モータ９と車輪１との間での動力伝達が遮断された後にも、回転軸５１は軸受４４，４５により回転可能に支持され、ホイール２が軸受２７，４４により回転可能に支持されているため、各部品が取り付けられた箇所に留まる。したがって、第２具体例においても第１具体例と同様の効果を得ることができる。

つぎに、第２具体例において、潤滑系統の構成を加えた他の例を図３に基づいて説明する。この図３の例においてはケーシング６の内部に潤滑油溜まり４８が形成されている。また、ボス部２５の外周に羽根車４７が形成されている。この羽根車４７は軸受２７よりもケーシング６の内部側に配置されている。この羽根車４７は、潤滑油溜まり４８のオイルを掻き上げるためのものである。また、ケーシング６の内部にはキャッチタンク４９が設けられている。このキャッチタンク４９は羽根車４７により掻き上げられて空中に飛ばされたオイルを保持するためのものであり、そのキャッチタンク４９から排出されたオイルを、被潤滑部としての軸受４４に供給して潤滑および冷却する油路（図示せず）が形成されている。この油路は、ケーシング６の内面、回転軸５１などに設けられている。さらに、電動モータ９から回転軸５１に至る動力伝達経路にオイルポンプ５０が動力伝達可能に接続されており、電動モータ９の動力がオイルポンプ５０に伝達されて駆動されると、そのオイルポンプ５０が潤滑油溜まり４８のオイルを吸い込んで吐出するように構成されている。また、オイルポンプ５０から吐出されたオイルを、被潤滑部としての軸受４４に供給する油路（図示せず）が形成されている。

さらに、図３の例においては、電動モータ９と車輪１との間の動力伝達経路が遮断されたことを検知するセンサ（図示せず）が設けられている。この図３の例においても、図２の例と同様に回転軸５１が回転中心軸線に沿った方向に移動すると、抜け止めピン４１とプレート３７との接続部分が破断して、抜け止めピン４１が軸孔３９から抜け出し、電動モータ９と車輪１との間の動力伝達経路が遮断される。そこで、回転中心軸線に沿った方向における回転軸５１の位置をセンサにより検知し、そのセンサの信号が車体に設けられた電子制御装置（図示せず）に入力されるように構成されている。そして、回転中心軸線に沿った方向における回転軸５１の位置に基づいて、電動モータ９と車輪１との間の動力伝達経路が遮断されたか否かを、電子制御装置により間接的に判断する処理がおこなわれるように構成されている。なお、図３においてその他の構成部分は図２と同様に構成されている。

この図３においても、図２の例と同様に電動モータ９のトルクが回転軸５１を経由して車輪１に伝達され、駆動力が発生する。一方、この図３の例においては、電動モータ９のトルクによりオイルポンプ５０が駆動され、オイルポンプ５０から吐出されたオイルにより軸受４４が冷却および潤滑される。このように、潤滑油溜まり４８のオイルがオイルポンプ５０により掻き上げられて液面が相対的に低くなっているときには、羽根車４７が潤滑油溜まり４８には接触せず、羽根車４７の回転により潤滑油溜まり４８のオイルが掻き上げられることはない。

ところで、図３において、車輪１に所定値以上のトルクが加わると、図２の例と同様に回転軸５１が回転中心軸線に沿った方向に移動して、抜け止めピン４１とプレート３７との接続部分が破断し、抜け止めピン４１が軸孔３９から抜け出して、電動モータ９と車輪１との間の動力伝達経路が遮断される。ここで、他の車輪の駆動力、または惰力、あるいは他車両により自車両が牽引されている、などの理由により自車両が走行すると、車輪１が回転するため軸受４４では摺動および発熱が生じる。一方、電動モータ９と車輪１との間の動力伝達経路が遮断されたことが電子制御装置により間接的に検知されると、電動モータ９を停止する制御がおこなわれ、オイルポンプ５０が停止する。このため、オイルポンプ５０から吐出されたオイルを軸受４４に供給することはできなくなる。

このように、オイルポンプ５０が停止されてオイルの吸入および吐出がおこなわれなくなると、オイル溜まり４８の液面が相対的に高くなり、羽根車４７が潤滑油溜まり４８に接触する。このとき、他の車輪の駆動力、または惰力、あるいは他車両により自車両が牽引されている、などの理由により自車両が走行していると、車輪１と共に羽根車４７が回転して潤滑油溜まり４８のオイルが掻き上げられる。羽根車４７により掻き上げられたオイルは空中を飛散してケーシング６の壁面に接触して落下し、キャッチタンク４９に保持される。このキャッチタンク４９から排出されたオイルが油路を経由して軸受４４に供給され、軸受４４がオイルにより冷却および潤滑される。

したがって、電動モータとの間の動力伝達経路が接続されている車輪の駆動力により車両を走行させる際に、軸受４４の焼き付きを防止できる。また、車輪１と電動モータ９との間の動力伝達経路が接続されている状態では、オイルポンプ５０が駆動されて液面が相対的に高くなっているため、羽根車４７が潤滑油溜まり４８には接触しない。したがって、車輪１と電動モータ９との間の動力伝達経路が接続されている状態において、「羽根車４７が潤滑油溜まり４８に接触したまま回転して動力損失が生じること」を回避できる。

この第２具体例は、請求項１、３、４、５に対応するものであり、第２具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、車輪１が、この発明の車輪に相当し、ケーシング６が、この発明のケーシングに相当し、電動モータ９が、この発明の電動モータに相当し、出力軸１０、回転軸５１、ギヤ２８，３３、減速機３４が、この発明の動力伝達装置に相当し、プレート３７および抜け止めピン４１が、この発明における複数の部品に相当し、ギヤ２９，３３が、この発明における一対のはす歯歯車に相当し、潤滑油溜まり４８が、この発明の潤滑油溜まりに相当し、軸受４４が、この発明の被潤滑部に相当し、羽根車４７が、この発明の掻き上げ部材に相当する。この第２具体例におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、第１具体例の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。

前記第１具体例および第２具体例においては、いずれも動力伝達装置を構成する複数の部品同士の接続部分が破断または離脱することにより、電動モータと車輪との間の動力伝達経路が遮断されるように構成されているが、この発明においては、車輪と動力伝達装置との接続部分が破断するように、設計変更することもできる。例えば、図示はしていないが、第１具体例において、ボス部２５とハブ２４とを内外周に配置して嵌合させ、ボス部２５とハブ２４とをスプラインまたは接続または溶接により接続するのであれば、その接続部分の機械的強度を、他の接続部分の機械的強度よりも弱く構成しておけばよい。ボス部２５とハブ２４との接続部分の機械的強度を低下させる構造は、第１具体例で説明した構造と同じでよい。このように構成すると、車輪１に所定値以上のトルクが加わったときにボス部２５とハブ２４との接続部分が破断して、ボス部２５とハブ２４とが相対回転可能な状態となる。つまり、電動モータと車輪との間の動力伝達経路が遮断される。

一方、図示はしていないが、第２具体例において、ボス部２５と連結部材４２とを内外周に配置して嵌合させ、ボス部２５と連結部材４２とをスプラインまたは溶接により接続するのであれば、その接続部分の機械的強度を、他の接続部分の機械的強度よりも弱く構成しておけばよい。ボス部２５と連結部材４２との接続部分の機械的強度を低下させる構造は、第１具体例で説明した構造と同じでよい。このように構成すると、車輪１に所定値以上のトルクが加わったときにボス部２５と連結部材４２との接続部分が破断して、ボス部２５と連結部材４２とが相対回転可能な状態となる。つまり、電動モータと車輪との間の動力伝達経路が遮断される。このように、第１具体例および第２具体例において、車輪１に所定値以上のトルクが伝達されて破断される箇所を変更しても、その破断箇所および判断による影響を特定できる。さらに、図示はしないが、第１具体例において、ケーシング６の内部に潤滑油溜まりを形成するとともに、前記ハブ２４に羽根車を取り付けて、その羽根車により潤滑油溜まりの潤滑油を掻き上げ、掻き上げられた潤滑油をキャッチタンクおよび油路を経由させて軸受２１に供給するように構成することもできる。

１…車輪、６…ケーシング、９…電動モータ、１０…出力軸、１４…カウンタ軸、１３，１７，１８，２２，２８，２９，３３…ギヤ、１９，３２…回転軸、２４…ハブ、３４…減速機、３７…プレート、４１…抜け止めピン、４４…軸受、４７…羽根車、４８…潤滑油溜まり。

Claims

車輪の内側に配置された電動モータと、前記車輪と前記電動モータとを接続した動力伝達装置とを有する車輪独立駆動ユニットにおいて、前記動力伝達装置と前記車輪とがトルク伝達可能な嵌合状態で接続されており、前記動力伝達装置はトルク伝達可能な嵌合状態で接続された複数の部品を有し、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、前記動力伝達装置と前記車輪との嵌合部位または、前記複数の部品同士の嵌合部位のいずれか一方がトルク伝達不可能となるように、前記動力伝達装置と前記車輪との嵌合部位または、複数の部品同士の嵌合部位が構成されていることを特徴とする車輪独立駆動ユニット。
前記複数の部品同士は、前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に嵌合され、かつ、前記回転中心軸線を中心とする円周方向の固定力によりトルク伝達可能に接続されているとともに、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、複数の部品同士の嵌合状態が維持されたまま円周方向の固定力が低下してトルク伝達不可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪独立駆動ユニット。
前記複数の部品同士は、前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に嵌合されてトルク伝達可能に接続されているとともに、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、複数の部品同士が前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に相対移動して嵌合が解消されてトルク伝達不可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪独立駆動ユニット。
前記動力伝達装置は、トルク伝達可能に噛み合わされた一対のはす歯歯車を有しており、前記車輪に予め定められた所定値以上のトルクが加えられると、前記一対のはす歯歯車の噛み合い力により前記複数の部品同士を前記電動モータの回転中心軸線に沿った方向に相対移動させる分力が発生して前記複数の部品同士の嵌合が解消されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車輪独立駆動ユニット。
前記電動モータを収納したケーシングが設けられており、そのケーシングの内部には、前記車輪が回転すると発熱または摺動する被潤滑部と、この被潤滑部を冷却または潤滑する潤滑油が溜められた潤滑油溜まりとが設けられており、前記動力伝達装置と前記車輪との接続部位または、前記複数の部品同士の接続部位のいずれか一方がトルク伝達不可能な状態となった後に、前記車輪と共に回転して前記潤滑油溜まりの潤滑油を掻き上げる掻き上げ部材を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪独立駆動ユニット。